DJ180架桥机大坡度安全架梁施工技术分析

胡正勇

（中铁六局集团丰桥桥梁有限公司，北京 100076）

1 引言

高速铁路建设快速发展，受施工条件的限制，在施工中经常会遇到大坡度的T梁架设施工。如，在新建天津至保定段高速铁路天津西站动车走行右线桥梁第103#-82#墩的架设施工中，架梁坡度为34.16‰，动车走行左线桥梁第0#-16#墩的架设施工中，架梁坡度为3%上坡；在新建大同至西安铁路客运专线太钢特大桥右线第0#-11#墩的架设施工中，架梁坡度为30‰下坡。

目前国内施工采用的架桥机能够满足架设坡度20‰以内的架梁施工要求，但是坡度超过30‰则不能安全、顺利实现架梁，归其原因主要是由于当坡度大于30‰时，运梁车在重载情况下，刹车系统不能满足安全要求，架桥机在吊梁架设过程中，吊重行车刹车系统不能满足安全施工要求，容易造成架桥机失稳，形成安全隐患。施工中如何保证在大坡度下坡区段运梁及架设安全是本次施工的重点及难点。本文以新建大同至西安高速铁路太钢特大桥施工中DJ180型架桥机大坡度安全架梁为例，从运梁、架梁施工过程中的安全风险控制及防范措施、架桥机大坡度安全架梁工艺流程、施工工艺和架桥机大坡度架梁安全控制措施等方面介绍DJ180架桥机大坡度安全架梁施工技术要点，形成施工经验。

2 工程概况

大西客专左线太钢特大桥设计全长1572.19延长米（其中双线墩部分496.22延长米），共41单线孔13双线孔。特大桥起于石太客专线东侧（对应石太客专下行线里程：K221+420），止于石太客专西侧（对应石太客专上行线里程K232+996）。

大西右线太钢特大桥设计全长1314.9单线延长米（对应石太上行线里程为K231+181.9～K232+496.9）。该桥共45双线孔。

左线特大桥0#-10#墩坡度为27.5‰，右线特大桥0#-17#墩坡度为30‰，该大坡度段架梁为工程施工难点。

3 施工过程中的安全风险控制及防范措施

3.1 运梁车在运、架梁时风险控制及防范措施

3.1.1 设备安全性能保障

轮胎式运梁车分为主动台车与被动台车两部分，在进行梁片运输时主台车拥有动力系统、转向系统、刹车系统，副台车只有转向系统、刹车系统，每个台车为四车轴。通常情况下运梁车为“三轴”制动，即主动台车两轴制动，副台车一轴制动。运梁车在重载运输过程中无论上坡还是下坡均存在很大的安全隐患，在整个施工过程中，安全控制的核心就是确保运梁车的制动系统安全、可靠，性能稳定。

根据现场施工情况，为了确保安全，联合运梁车厂家对运梁车的制动系统进行升级改造，将既有的“三轴”制动，改造成“六轴”制动。即原有运梁车“三轴”制动（主台车二轴制动，副台车两轴制动），升级改造为“六轴”制动（即主台车四轴制动、副台车二轴制动）。主台车提供动力，主、副台车通过制动风管连接，实现同步制动，达到制动安全的目的。轮胎式运梁车在施工过程中，全部采用手动变速，在大坡度下坡运梁施工时，严格使用低档位运输走行制度，严格控制运梁车走行速度，防止在运梁过程中因速度过快遇障碍物急停对制动系统产生冲击而造成安全事故。

3.1.2 技术安全保障

大坡度架梁施工时，架桥机的整体提升高度必须根据桥梁的坡度计算得出，以特殊工况（架梁方向下坡30‰的坡度）为例。运梁车既有高度1.48m，2101型梁高度2.85m，即运梁车驮运梁片进入3#柱时高度为4.33m；架桥机在架梁状态下3#柱处大臂至梁面高度为5.3m，吊梁行车与吊梁扁担合计高度0.9m，即架桥机与梁面净空为4.4m；在喂梁施工中，梁片与架桥机之间仅有70mm的间隙，无法保证梁片安全喂梁施工，因此在架梁施工前，需要将架桥机的整体高度至少增高200mm。

在运输梁片过程中，使用手拉葫芦和钢丝绳将梁片与运梁车拉紧、加固，连接成一体，以增加梁片的稳定性。并在下坡方向反向增加一条钢丝绳，防止梁片在运输过程中向下坡方向滑动。运梁车在施工过程中，配备主、副司机各1名，随车防护人员2名。负责盯控梁片支撑是否松动、钢丝绳是否松动、运梁车时梁片是否前后滑动等。

3.1.3 力学稳定性安全保障

1）当运梁车在坡上静止时，纵向摩擦力F摩=9.8×υQ（KN）=409KN（橡胶与混凝土之间的摩擦系数υ=0.3，梁片重量139t）。在坡度为30‰时，梁片与水平面之间的夹角为3度，根据力的分解，重力=梁片重量×9.8N/KG×sin30=40KN，小于纵向摩擦力，因此运梁车在30‰坡度上运梁停放时，梁片不会发生纵向滑动。

2）梁片运输过程中作用于梁片的力，纵向惯性力T=t0Q（KN），式中Q为货物重量、单位为t；t0=26.69-0.13Q，Q 大于 139t时，取 130t；

T=9.79×130=1361KN。纵向摩擦力小于纵向惯性力，需要采取加固措施，在加固过程中需要克服的力：1361+40-409=912KN。

在梁体两侧位置，分别设置两道钢丝绳进行加固，受力点四个，每个受力点钢丝绳需要承受228KN的力，安全系数设为2.0，则每个受力点钢丝绳需要承受456KN的力。通过查看设备性能参数表中钢丝绳性能表，采用￠28，钢丝抗拉强度155×107PA及以上的钢丝绳对梁体进行加固，可以满足安全要求。针对架梁方向为下坡时喂梁技术要求，需对梁片的支垫及加固措施进行验算和补强。

3.2 架桥机架梁风险控制及防范措施

3.2.1 设备安全性能保障

在采用DJ-180型单导梁架桥机架设太钢特大桥右线时，最大坡度为30‰的上坡，根据坡度30‰计算1#柱、2#柱之间的高差为为0.971m，为保证梁片纵向移动，需要在2#柱加装1m加长节。联合架桥机厂家进行设备改造，增加2#柱1m加长节，所增加的加长节为设备本身材质（在设备出厂前考虑大坡度架梁施工工况），设备横向稳定性不会产生变化，经设计验算后满足安全使用要求。在实际架梁施工中，在过孔时根据计算出的1#、2#、3#柱之间的高差用硬杂木支垫找平，满足安全要求。

通过对现有架桥机进行改进，将架桥机的2#支腿安装加长节，用于调整机臂的水平度。在架桥机架梁过程中，机臂始终处于水平状态，1#起重行车和2#起重行车将梁片水平吊起，梁片不会产生向前的水平力，确保了架桥机的稳定性。落梁时梁片两端依次落在对应端的垫梁石上，实现水平架梁。改造后架桥机在一定程度上突破了现有架桥机的使用局限，扩展了使用范围，确保了施工安全。

3.2.2 技术安全保障

在采用DJ-180型单导梁架桥机过孔时，最大坡度为30‰的上坡，根据坡度30‰计算1#柱、2#柱之间的高差为为0.971m，为保证梁片纵向移动，需要在2#柱加装1m加长节。在过孔时根据计算出的1#、2#、3#柱之间的高差用硬杂木支垫找平。在过孔过程中，随时观察机臂水平情况，0#柱与1#柱水平允许高差为+10cm，1#柱与3#柱水平允许高差为±10cm。架桥机过孔结束升高位时1#柱、2#柱同时顶升至架梁状态，随时观察机臂水平仪，使机臂保持水平，允许高差为±10cm，在施工过程中，严格控制各个技术要求，确保过孔的安全稳定。

3.2.3 力学稳定性安全保障

1）纵向稳定性验算

q—机臂均布荷载，1t/m

P1—0# 柱重量，P1=2.75t

P2—1# 柱曲梁重，P2=17.9t

P4—2#柱、曲梁及横移轨道重，P3=25.8t

P3—吊梁小车，P4=8.9t

P5—3# 柱重量，P5=5.65t

P6—发电机组及托架重量，P6=3.2t

2）横向稳定验算

正常架设T梁时，行车（T梁）一直位于桥机前支腿、中支腿两导柱之间，则重心位于支点之间，不存在侧向倾覆情况。

3）稳定性计算

倾覆力矩：M倾=P1×33.2+q×34.22/2=2.75×33.2+1×34.22/2=676.2t.m

平衡力矩：当RB=0时

M平=q×19.82/2+P4×16.9+P3×16.9+P5×19.4+P6×22.5

=1×19.82/2+25.8×16.9+8.9×16.9+5.65×19.4+3.2×22.5

=964t.m

稳定系数：n=M平/M倾=964/676.2=1.43 ＞ 1.3

4 施工工艺流程

施工工艺流程见图1。

图1 施工工艺流程图

5 DJ180架桥机大坡度安全架梁施工工艺

DJ180型架桥机大坡度架梁施工分为三个步骤：

第一步：架桥机过孔；

第二步：调整机臂水平度；在过孔过程中，必须满足的技术条件：架桥机0#柱与1#柱顶端的水平允许高差为±10cm；1#柱与3#柱水平允许高差为±10cm；架桥机的机臂整体允许高差为±10cm。在架桥机过孔前必须在2#柱顶端安装加长节，在过孔过程中1#柱、2#柱和3#柱之间的高差需要从底端用支垫找平；

第三步：架桥机架梁。

5.1 架桥机过孔包括如下步骤

5.1.1 收架桥机的0#柱和3#柱，并穿销轴，0#柱前移 13.8m；

5.1.2 支3#柱，收2#柱，且2#柱的走行轨离地，2#柱及其走行轨前行19m；

5.1.3 收3#柱，使用架桥机的1#吊重行车和2#吊重行车驱动机臂前行18.7m；

5.1.4 支3#柱，收2#柱，2#柱与其走行轨前行13.7m；

5.1.5 收1#柱，且1#柱的走行轨离地，1#柱及1#柱走行轨前行32.7m。

5.1.6 将架桥机的曲梁与机臂销接，解除1#吊重行车和2#吊重形成与机臂之间的销接触，1#行车和2#行车后退至吊梁位，完成过孔。

5.2 架桥机架梁包括如下步骤

5.2.1 运梁车将梁片运送至架桥机机臂尾端，1#吊重行车完成捆梁和吊梁，同时人工将运梁车的前台车推出喂梁位置；

5.2.2 #吊重行车与运梁车的后台车同时前行至2#吊重行车吊梁位置，2#吊重行车完成捆梁和吊梁；

5.2.3 #吊重行车和2#吊重行车同步运行，将梁片运输至落梁位；

5.2.4 落梁3m，同时安装地脚螺栓，落梁至距离垫梁石10cm；

5.2.5 整机横移 0.8m，机臂移梁 0.5m，落梁到梁垫石；

5.2.6 摘绳，解除1#吊重行车与2#吊重行车之间的联接，1#吊重行车和2#吊重行车退回至吊梁位，完成架梁。

6 DJ180架桥机的大坡度架梁安全控制措施

采用DJ180型架桥机进行大坡度T梁架设时（“大坡度”是指待架设梁片的坡度在30‰-50‰），在施工过程中为保证安全，架梁过程中应当注意以下事项：

6.1 运梁车装梁时，梁片重心（重心位置根据梁场标记位置）应落在运梁车台车纵向中心线上，偏差不得超过10mm，在曲线上装梁时，可使梁片重心与台车纵向中心线略成斜交，但是最大不得超过150mm；

6.2 梁片落在运梁车上时，梁前端应超出前台车支承横梁2-3m，如施工条件限制，可按照规范利用其最大悬出位置（3.5m），梁片与前台车和后台车支承间应垫放硬木板或纤维层胶皮，以保护梁片混凝土；

6.3 太钢特大桥最大坡度为30‰，为保证运梁车喂梁顺利，不剐蹭2#柱，需要将运梁车后台车加高20cm（根据运梁车高度、行车起升高度以及2#柱走行梁高度计算得出）。

6.4 运梁车运送梁片时，先检查支撑是否牢固，运行前再次检查制动气压是否良好，检查周围无障碍物后方可运行；运梁车运行派专人观察线路，保证运梁平车驮运安全；

6.5 运梁车运送梁片时，应在前后两台车上分别由2人随车护送，预防梁片支撑松动及在运梁车停止运行时在梁车前后及时采取三角木等防滑、防溜措施；

6.6 运梁车重载时应试验确定Ⅰ挡上坡速度，以防承载后车辆滑行失控。空载下坡运行时速度不高于Ⅱ档。当制动系统气压达到并超过800kPa时，车辆方可起步，运梁车行驶时除驾驶座位以外严禁载人，运梁车速度控制在2km/h。

6.7 为避免车辆在行驶上下坡时产生较大的惯性力矩和意外事故发生，严禁踩踏离合器踏板和空挡行驶及换挡达到提高速度和节省油耗的运行方式。

6.8 停车后，档位必须处在有挡位置及手刹车处在制动位置，并用三角木在轮胎下坡方塞紧。

6.9 重载或空载行驶时必须连接前主车双刹车管路，空载行驶时，用开口销或锁片锁紧连接杆销轴；重载或空载行驶时前主车驾驶员必须保证通信畅通（对讲机及耳机有效）。

6.10 运梁车在距桥机3#柱30m处时提前减速，一度停车，检验制动等效果良好后，听从架桥机指挥进行喂梁，缓缓推进。在确保运梁车前端与2#柱后方支腿间最小净距1.5～2m，放置木质止轮器，防止运梁车冲撞2#柱。

6.11 为增加梁片的稳定性以及加大梁片与运梁车之间的压力，使用倒链和钢丝绳将梁片与运梁车拉紧、加固，运梁过程中注意检查倒链是否出现松动。

7 结语

采用DJ180型架桥机配合运梁车进行架梁施工，适应的工况多，安全系数高，尤其在架设车站枢纽等大坡度上跨既有河流、既有公路、既有铁路的桥梁时具有显著的优越性，能够有效的解决大坡度架梁的难题。在近几年有关大坡度T梁架设施工中，通过对运梁车及架桥机进行改造，安全完成架梁施工任务，形成相关经验。通过架梁坡度提前计算每跨桥梁前后高差，采用增加架桥机柱体加长节的方式调整各柱体的高度，保证架桥机水平架梁的安全要求；通过对运梁车制动系统升级改造，实现了大坡度运梁的安全要求；通过在梁片装运过程中加固措施的完善，实现了大坡度运梁的安全要求。此工艺的总结，为今后的工程提供了一定的借鉴意义。